고려대-KIST, 얼려 굳힌 하이드로젤로 세포외 소포체 간편분리 기술 개발 … 비싼 장비·별도 전처리 필요 없어

고려대학교는 한국과학기술연구원(KIST)과의 공동 연구를 통해 다양한 생체액(biofluid)에서 별도의 전처리 없이 세포외 소포체(extracellular vesicle, EV)를 고효율로 분리할 수 있는 하이드로젤(다량의 물을 머금은 말랑한 고분자 물질) 기반 기술을 개발했다고 22일 밝혔다.

EV는 세포 간 신호 전달과 다양한 생체 지표 전달 기능을 한다. 암, 신경·대사질환 등의 진단 바이오마커와 치료제 또는 치료 전달체로 활용된다. 이번 연구 결과는 고부가가치 바이오산업의 실용화 등에 기여할 것으로 기대된다.

이번 연구에는 고려대 의과대학 대학원 의과학과 겸 의학과(융합의학교실) 최낙원 교수와 공과대학 화공생명공학과 봉기완 교수, KIST 강지윤 박사가 함께 참여했다.

최근 세포외 소포체가 진단·치료 분야에 활용되면서 이를 생체액에서 효율적으로 분리하는 기술의 필요성이 커지고 있다. 그러나 원심력을 이용하는 기존의 분리 방식은 장비가 비싸고 복잡한 전처리, 낮은 처리량 등으로 연구·산업 현장에 적용하는 데 한계가 있었다.

이에 공동 연구팀은 하이드로젤 재료를 얼린 뒤 빛을 비춰 굳히는 방식으로, 기존에 만들 수 없었던 400나노미터(㎚, 1㎚는 10억분의 1m) 크기의 미세 구멍 구조를 구현했다. 이 과정에서 형성된 하이드로젤은 그물처럼 얽힌 3차원 다공성 구조를 가져 투과한 세포외 소포체를 효율적으로 선택 포집할 수 있다.

이 하이드로젤을 이용하면 비싼 장비나 복잡한 과정 없이도 혈액, 소변, 침, 우유, 세포 배양액, 위암 환자 복수 등 다양한 생체액에서 세포외 소포체를 빠르고 간편하게 분리할 수 있다. 이번 기술은 암, 신경퇴행성 질환, 대사 질환 등 다양한 질병의 조기 진단과 맞춤 치료에 활용이 가능하다. 정밀 의료와 신약 개발, 체외 진단 등 고부가가치 바이오산업 발전에 이바지할 전망이다.

고려대 최낙원, 봉기완 교수는 "향후 연구자 또는 산업체가 복잡한 장비나 교육 없이 간단한 공정만으로 고순도의 세포외 소포체를 확보할 수 있다"며 "다양한 고부가가치 바이오산업의 실용적 기반을 제공할 것으로 기대한다"고 말했다.

KIST 강지윤 박사는 "이번 연구는 기존 분리 방식의 한계를 극복해 효율성과 접근성, 대량 처리, 사용자 맞춤 등 다양한 측면에서 강점이 있다"고 했다.

이번 연구 결과는 나노기술 분야 국제 저명 학술지 '네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology)에 지난달 24일 온라인 게재됐다. 미국 미시간대 김준범 박사후연구원이 제1저자, 고려대 최낙원·봉기완, KIST 강지윤 박사가 공동 교신저자로 각각 참여했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부의 바이오·의료기술개발사업, 중견연구, 선도연구센터(ERC), KIST 주요 사업, KIST-KU School 운영 사업 등의 지원을 받아 수행됐다.